發(fā)布時間：2020-05-21 20:36

【摘要】：現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)越來越小型化、集成化和多功能化,天線作為無線通信系統(tǒng)的重要收發(fā)元件也面臨著多重挑戰(zhàn)。為了與無線通信系統(tǒng)相集成,天線設(shè)計者必須設(shè)計出小尺寸、多頻、低剖面、寬頻帶、結(jié)構(gòu)簡單和價格低廉的天線。傳統(tǒng)的實現(xiàn)手法和常規(guī)材料已經(jīng)不能滿足天線發(fā)展的需要,超材料的提出為天線的發(fā)展開拓了一個新的領(lǐng)域。自從超材料的幾種不同結(jié)構(gòu)形式被提出以來,其微帶實現(xiàn)形式的復(fù)合左右手傳輸線在天線領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,它具有傳統(tǒng)傳輸線所不能比擬的一系列優(yōu)點,比如低損耗、負(fù)折射率以及非線性的相位常數(shù)等。本文首先分析了超材料天線領(lǐng)域國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和研究熱點,接著描述了超材料與天線的基本理論,最后圍繞著設(shè)計小型化和多頻段天線的宗旨設(shè)計了三款不同的超材料天線。本文的主要內(nèi)容包括以下幾個方面:1.設(shè)計了一款基于超材料的小型化三頻帶天線。利用非對稱共面波導(dǎo)進行饋電以減小天線的尺寸。利用兩個簡化的超材料單元來替代一般的超材料結(jié)構(gòu),使天線的尺寸得以進一步減小,同時激勵天線的零階諧振和天線本身的諧振,使天線工作在1.76 GHz的UMTS頻帶,5.2 GHz和5.8GHz的WLAN頻帶。討論了各參數(shù)與天線諧振頻率之間的變化關(guān)系,繪制了三個頻點處的電流分布圖。加工天線并實測,測試結(jié)果與仿真結(jié)果基本吻合。2.設(shè)計了一款基于超材料的小型化寬帶多頻天線,天線的尺寸為16×23.2×1.6 mm3。利用縫隙電容實現(xiàn)左手電容,微帶短截線電感實現(xiàn)左手電感,同時激勵天線的零階諧振和一階諧振,通過調(diào)節(jié)左手原件值,使天線的零階諧振和一階諧振相融合以獲得寬帶性能。同時在地板上開彎折形槽以激勵高頻諧振。所設(shè)計的天線能工作在2.44-3.69 GHz的Wi Max頻段和5.6-5.9 GHz的WiFi頻段。3.設(shè)計了一款加載超材料單元的多頻帶天線。在傳統(tǒng)矩形貼片單極子天線上加載兩個復(fù)合左右手傳輸線單元結(jié)構(gòu),每個單元激勵一個新的諧振,該新的諧振僅僅與超材料單元的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān),通過調(diào)節(jié)超材料單元的尺寸,能夠靈活的調(diào)節(jié)其諧振頻率。同時單極子天線本身的諧振并不受影響。天線能工作在2.5-3.69GHz的WiMax頻段和1.227 GHz的GPS頻段。文章給出了天線設(shè)計的演變過程,詳細(xì)分析了天線各個頻帶形成的基本原理。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN820

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